Perancangan Alat Pengatur Intensitas Cahaya dengan Kendali Jarak Jauh untuk Lampu Pijar - Repositori UIN Alauddin Makassar

  

“PERANCANGAN ALAT PENGATUR INTENSITAS CAHAYA DENGAN

KENDALI JARAK JAUH UNTUK LAMPU PIJAR”

  

SKRIPSI

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Meraih Gelar Sarjana Sains

Jurusan Fisika Pada Fakultas Sains dan Teknologi

  

UIN Alauddin Makassar

OLEH:

AKHMAD YANI

  

NIM 60400106003

F A K U L T A S S A I N S D A N T E K N O L O G I

UIN ALAUDDIN MAKASSAR

2010

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

  Dengan penuh kesadaran, penyusun yang bertanda tangan di bawah ini menyatakan bahwa skripsi ini benar adalah hasil karya penyusun sendiri. Jika di kemudian hari terbukti bahwa ia merupakan duplikat tiruan, plagiat atau dibuat oleh orang lain, sebagian atau seluruhnya, maka skripsi dan gelar yang diperoleh karenanya batal demi hukum.

  Makassar, Desember 2010 Penyusun, AKHMAD YANI NIM. 60400106003

  

PENGESAHAN SKRIPSI

  Skripsi yang berjudul “Perancangan Alat Pengatur Intensitas Cahaya Dengan Kendali Jarak Jauh Untuk Lampu Pijar” yang di susun oleh Akhmad Yani, Nim: 60400106003, mahasiswa Jurusan Fisika pada Fakultas Sains dan Teknologi UIN Alauddin Makassar, telah di uji dan dipertahankan dalam sidang munaqasyah yang diselenggarakan pada hari Selasa tanggal 21 Desember 2010 M, bertepatan dengan tanggal 15 Muharram 1432 H, dinyatakan telah dapat diterima sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana dalam ilmu Sains dan Teknologi, jurusan Fisika (dengan beberapa perbaikan).

  Makassar, Desember 2010 M DEWAN PENGUJI

  Ketua : Drs. M. Arif Alim, M. Ag (.............................................) Sekretaris : Rahmaniah, S.Si., M.Si (.............................................) Munaqisy I : Dr. Syamsir Dewang, M.Si (.............................................) Munaqisy II : Drs. Bangsawang, M.Si (.............................................) Munaqisy III : Prof. Dr. H. Bahaking Rama, MS (.............................................) Pembimbing I : Drs. Arsyad Sumah (.............................................) Pembimbing II : Dra. Bidayatul Armynah, M.T (.............................................)

  Diketahui Oleh: Dekan Fakultas Sains dan Teknologi

  Prof. Dr. H. Bahaking Rama, M.S Nip: 19150709 198103 1 001

KATA PENGANTAR

  m m q q !#### ! ! ! ¡0000 ¡ ¡ Ο ΟŠŠŠŠm Ο Ο m9999#### ≈≈≈≈ΗΗΗΗq   q9999#### Ο Ο Ο Ο¡

  Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena berkat karunia, inayah dan rahmat-Nya jualah penulisan skripsi ini dapat terselesaikan sebagai wujud kecintaan dan kepedulian terhadap pendidikan dan dengan harapan bermanfaat untuk kemajuan bangsa.

  Shalawat dan salam semoga tetap dan selalu terlimpahkan kepada pahlawan Islam Nabi Muhammad SAW, Beliaulah yang mampu mengubah alam jahiliyah menuju kemerdekaan berwacana dan beraktualisasi demi kemajuan dan keselamatan umat dan hanya Beliaulah Uswatun Hasanah yang hak.

  Skripsi ini diajukan untuk memenuhi salah satu syarat meraih gelar sarjana Sains Jurusan Fisika pada Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri (UIN) Alauddin Makassar. Sebagai mahasiswa, penulis sadar bahwa ini sangat kurang dari kesempurnaan. Meskipun hanya dalam sebuah pemikiran yang sederhana, penulis harapkan skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca dan dapat diterima oleh semua pihak.

  Dengan segala kelemahan dan penuh kerendahan hati, penulis tak lupa mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang tak terhingga kepada :

  1. Ayahanda Baco dan Ibunda Hasi, yang dengan limpahan cinta dan kasih sayang, doa, dukungan, ide-ide dan nasihat-nasihat serta semangat dan motivasi yang tak henti-hentinya ayah dan bunda berikan dalam mengarungi hidup ini, terutama dalam menempuh perkuliahan.

  2. Bapak Prof. Dr. H. Azhar Arsyad, M.A., selaku Rektor Universitas Islam Negeri Alauddin Makassar beserta seluruh staf.

  3. Bapak Prof. Dr. H. Bahaking Rama, M.S., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Alauddin Makassar beserta seluruh staf yang telah memberikan pelayanan yang baik selama ini.

  4. Ibu Rahmaniah, S.Si. M.Si, selaku ketua jurusan Fisika dan Bapak Ihsan, S.Pd,

  M.Si. selaku sekretaris jurusan Fisika, yang tiada henti-hentinya memberi

  dukungan, motivasi, bimbingan, dan arahan, serta membekali pengetahuan kepada penulis.

  5. Bapak Drs. Arsyad Sumah, dan Ibu Dra. Bidayatul Armynah, M.T. Selaku dosen pembimbing penulis, untuk waktu yang telah diluangkan, motivasi dan dukungan yang telah diberikan, serta semua arahan-arahan dan bimbingannya.

  6. Bapak Dr. Syamsir Dewang, M.Si, Bapak Drs. Bangsawang, M.Si. dan Bapak

  Prof. Dr. H. Bahaking Rama, M.S, Selaku dosen penguji penulis, untuk waktu yang telah diluangkan, serta untuk semua bimbingan dan arahannya.

  7. Bapak Muh. Said, L. S.Si, M. Pd selaku kepala Laboratorium Fisika, dan Bapak

  Iswadi, S.Pd. serta Ibu Sahara, S.Si dan Hernawati, S.Pd, M.PFis yang selalu

  memberi semangat, motivasi, dan dukungan, serta membekali pengetahuan, bimbingan, dan arahan kepada penulis.

  8. Segenap Bapak dan Ibu dosen pengajar Jurusan Fisika Fakultas Sains dan Teknologi yang telah membekali pengetahuan, bimbingan dan arahannya selama ini.

  9. Segenap keluarga besar yang telah memberikan motivasi, dukungan, semangat dan doanya.

  10. Saudara dan saudariku tercinta yang telah memberikan dukungan selama ini terutama dalam menempuh pendidikan di dunia perguruan tinggi.

  11. Teman-teman seperjuangan di Jurusan Fisika Fakultas Sains dan Teknologi untuk dukungan, kebersamaan, semangat, motivasi dan doanya serta untuk semua hal-hal kecil dari setiap langkah dalam penyelesaian skripsi ini.

  12. Teman-teman anak se-Ikatan Pelajar Muhammadiyah di seluruh Indonesia terkhusus di Sulawesi Selatan atas kebersamaan, persahabatan yang bersahaja dalam mengarungi hidup dalam menempuh masa perkuliahan dan penyusunan Skripsi.

  13. Teman-teman seperjuangan di lokasi KKN atas doa, dukungan, dan motivasi, serta kebersamaannya selama ini.

  14. Segenap kawan-kawan yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, yang telah turut membantu penulis dalam penyelesaian skripsi ini.

  15. Semua pihak yang telah mencurahkan waktu dan tenaga untuk membantu penulis dalam penyelesaian skripsi ini.

  Akhirnya sebagai usaha manusiawi, penulis sadar bahwa penulisan skripsi ini membangun untuk perbaikan pada penulisan selanjutnya. Teriring doa semoga skripsi ini bermanfaat, dan semoga segala kerja keras dan doa dari semua pihak mendapat balasan dari Sang Maha Segala-Nya, Allah SWT. Amin ya Rabbal Alamin.

  Makassar, November 2010 Penulis

  AKHMAD YANI

  DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ................................................................................ i PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ................................................. ii

PENGESAHAN SKRIPSI ....................................................................... iii

KATA PENGANTAR .............................................................................. iv

DAFTAR ISI ............................................................................................. viii

DAFTAR TABEL .....................................................................................

  xi

  

DAFTAR GAMBAR ................................................................................ xii

DAFTAR SIMBOL .................................................................................. xvi

DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................ xix

ABSTRAK ................................................................................................ xx

ABSTRACK ............................................................................................. xxi

  

BAB I PENDAHULUAN ...................................................................... 1 - 5

A. Latar Belakang ................................................................... 1 - 3 B. Rumusan Masalah ..............................................................

  4 C. Pembatasan Masalah ..........................................................

  4 D. Tujuan Penelitian ...............................................................

  4 E. Metode Penelitian ...............................................................

  5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ........................................................... 6 - 63 A. Arus dan Rangkaian Listrik ...............................................

  6 1. Gaya Gerak Listrik (GGL) ...........................................

  6 2. Arus Listrik dalam Logam ...........................................

  9 3. Hukum Ohm .................................................................

  11 4 Rangkaian Sederhana ....................................................

  14 5 Beda Potensial dalam Rangkaian .................................

  16 B. Komponen-Komponen Elektronika ...................................

  16

  2. Resistor yang dihubungkan Seri ...................................

  56 28. Rangkaian Penyearah Jembatan dengan Filter .............

  46 22. Inverter .........................................................................

  48 23. Relay ............................................................................

  49 24. Trioda Alternating Current (TRIAC) ..........................

  49 25. Dioda Alternaqting Current (DIAC) ...........................

  53 26. Catu Daya DC ..............................................................

  55 27. Rangkaian Penyearah ...................................................

  59 29. Intensitas Cahaya .........................................................

  44

  60 30. Panjang Gelombang .....................................................

  61 BAB III METODOLOGI PENELITIAN ............................................ 64 - 69 A. Waktu dan Tempat Penelitian ............................................

  64 B. Alat dan Bahan Penelitian ...................................................

  64 C. Diagram Blok Alat/Unjuk Kerja Alat .................................

  67 D. Bagan Alir Penelitian .........................................................

  69 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................... 70 -80

  A. Rangkaian Pemancar Infra Merah (Transmiter) ................. 70

  21. Dekoder BCD ke seven segmen (Tampilan tujuh ruas)

  42 20. Dekoder ........................................................................

  18 3. Resistor yang dihubungkan Paralel ..............................

  28 10. LED (Light Emitting Dioda) Infra Merah ....................

  19 4. Kapasitor ......................................................................

  21 5. Kapasitor yang dihubung Seri ......................................

  22 6. Kapasitor yang dihubung Paralel .................................

  24 7. Semikonduktor .............................................................

  25 8. Dioda ............................................................................

  26 9. Karakteristik Dioda ......................................................

  29 11. Spektrum LED (Light Emitting Dioda) Infra Merah ....

  42 19. Pencacah Dekade Maju dan Mundur ...........................

  30 12. Tegangan dan Arus LED (Light Emitting Dioda) ........

  31 13. Transistor sebagai Saklar .............................................

  33 14. Phototransistor .............................................................

  34 15. Multivibrator ................................................................

  35 16. Multivibrator Astabil ....................................................

  36 17. Multivibrator Monostabil .............................................

  39 18. Pencacah .......................................................................

  B. Rangkaian Penerima Sinar Infra Merah (Receiver) dan Rangkaian Pewaktu Multivibrator Monostabil .................. 72

  D. Rangkaian Pencacah ke Dekoder dan Inverter ...................

  75 E. Rangkaian Driver Relay .....................................................

  76 F. Rangkaian Dimmer ............................................................

  77 G. Rangkaian Catu Daya .........................................................

  78 BAB V PENUTUP ................................................................................. 81 - 82 A. Kesimpulan ........................................................................

  81 B. Saran ...................................................................................

  81 DAFTAR PUSTAKA

  LAMPIRAN-LAMPIRAN DAFTAR RIWAYAT HIDUP

  

DAFTAR TABEL

  Tabel Perihal Halaman

  II.1 Resistivitas Pada Temperatur Kamar ……........................... 13 II.2 Tabel Kebenaran IC 7442 ....................................................

  45 II.3 Tabel Kebenaran IC 7447 ....................................................

  47 II.4 Tabel Kebenaran Gerbang NOT ..........................................

  48 Tabel Nilai Kode Warna Pada Resistor ............. Lampiran I Tabel Daftar Konstanta Dielektrium ................. Lampiran II Tabel Kode Warna Kapasitor ............................ Lampiran III

  

DAFTAR GAMBAR

  17 II.9 Resistor dihubungkan Seri ……………...........................

  27 II.15 Simbol Dioda ……...........................................................

  24 II.14 Prinsip Dioda ……...........................................................

  23 II.13 Hubungan Paralel Kapasitor …………...........................

  21 II.12 Hubungan Seri Kapasitor ................................................

  20 II.11 Simbol Kapasitor …………….........................................

  18 II.10 Resistor dihubungkan Paralel ..........................................

  16 II.8 Kode Warna Pada Resistor ..............................................

  Gambar Perihal Halaman II.1 Batang Logam di Dalam Medan Listrik ..........................

  15 II.7 Resistor dan Beda Potensial ............................................

  13 II.6 (a) Rangkaian Sederhana Baterai dan Resistor (b) Rangkaian Ekivalen Sumber GGL dengan Hambatan Dalam r dan Beban R ......................................................

  12 II.5 Grafik Bahan Bersifat Ohmik ..........................................

  9 II.4 Kawat Logam Dialiri Arus i ............................................

  7 II.3 Kawat Logam dialiri Alrus Listrik .................................

  7 II.2 Batang Logam AB dihubungkan dengan Kutub-Kutub Baterai agar Terjadi Aliran Listrik ..................................

  27

  II.17 Simbol LED Infra Merah …………................................

  41 II.28 IC TTL 74192 …………………………………………..

  48 II.34 Relay sebagai Saklar ……………………………………

  47 II.33 (a) Simbol Gerbang NOT (b) Inverter IC 7404 ………...

  46 II.32 Identifikasi Segmen …………………………………….

  46 II.31 Display yang Dihasilkan oleh Tampilan 7 Ruas ……….

  IC 7442 …………………………………………………

  45 II.30

  43 II.29 Simbol Logika Decoder IC 7442 ……………………….

  40 II.27 Bentuk gelombang picu, ambang dan keluaran .............

  29 II.18 Prategangan Maju pada P-N Juntion LED ......................

  38 II.26 Multivibrator Monostabil IC 555 ………………………

  37 II.25 Bentuk Gelombang Kapasitor dan Keluaran …………...

  36 II.24 Pewaktu 555 yang Dipasang sebagai Multivibrator Astabil …………………………………………………..

  35 II.23 Rangkaian Multivibrator Astabil IC 555 ……………….

  33 II.22 (a) Simbol Phototransistor (b) Phototransistor …………

  32 II.21 Transistor Sebagai Saklar (a) Rangkaian Transistor Bekerja sebagai Saklar (Garis Beban Transistor) ………

  31 II.20 Rangkaian LED dengan Pembatas Arus R ……………..

  29 II.19 Spektrum LED Infra Merah ……….................................

  49 II.35 TRIAC (a) Susunan Ekivalen dengan Sepasang SCR (b)

  II.36 Penggunaan dan Karakteristik TRIAC (a) Rangkaian Dasar Penggunaan TRIAC (b) Karakteristik sebuah TRIAC ………………………………………………….

  51 II.37 (a) Struktur DIAC (b) Simbol DIAC …………………...

  53 II.38 Penggunaan dan Karateristik DIAC (a) Rangkaian Dasar Penggunaan DIAC (b) Karakteristik DIAC ……..

  54 II.39 Penyearah Setengah Gelombang ……………………….

  57 II.40 Penyearah dengan Dioda (a) Rangkaian Penyearah Jembatan (b) Bentuk Gelombang Keluaran Penyearah Jembatan ………………………………………………..

  57 II.41 Rangkaian Penyearah Jembatan dengan Filter (a) Penyearah Jembatan dengan Penapis Kapasitor (b) Bentuk Gelombang Keluaran ...………………………..

  59 II.42 Panjang Gelombang ……………………………………

  62 III.1 Diagram Blok Rangkaian Pengatur Intensitas Cahaya pada Lampu Pijar ……………………………………….

  67 III.2 Rangkaian Pengatur Intensitas Cahaya Pada Lampu Pijar ……………………………………………………..

  67 IV.1 Rangkaian Pemancar Sinar Infra Merah dengan Menggunakan IC NE 555 dalam Operasi Stabil ……….

  70 IV.2 Rangkaian Transistor Switching ………………………..

  71 IV.3 Rangkaian Penerima Infra Merah dan Rangkaian Pewaktu Monostabil ……………………………………

  73 IV.4 Rangkaian Pencacah dan Tampilan tujuh Ruas ………

  74 IV.5 Rangkaian Pencacah 74192, BCD 7447, Tampilan Tujuh Ruas, Decoder 7442, dan Inverter 7404 …………

  76 IV.6 Rangkaian Driver Relay ……………………..…………

  76 IV.7 Rangkaian Dimmer ……………………………………..

  78 IV.8 Rancangan Rangkaian Catu Daya ……………………...

  78

DAFTAR SIMBOL

  No Simbol Keterangan

  1 E o Medan Listrik

  2 E

  i

  Medan listrik induksi 3 ε Gaya gerak listrik 4 q Muatan listrik 5 w Usaha

  6 A Luas penampang 7 v Kecepatan rata-rata muatan 8 i Arus listrik

  9 J Rapat arus 10 m massa 11 σ Konduktivitas bahan

  12 L Panjang kawat

  13 V Tegangan listrik

  14 R Hambatan 15 ρ Hambatan jenis 16 r Hambatan dalam

  17 R

  ek

  Hambatan Ekivalen

  18 C Kapasitansi kapasitor

  20 d Jarak antara plat

  33 W Lebar pulsa

  Tegangan searah pada beban

  dc

  39 V

  38 V p Tegangan puncak

  37 V ac Tegangan pada sisi sekunder

  35 V f Tegangan kapasitor tujuan 36 t Waktu

  34 T Periode satu pulsa

  32 D Siklus kerja

  21 C T Kapasitansi total kapasitor 22 i D Arus dioda 23 v D Tegangan dioda 24 f Frekuensi 25 λ Panjang gelombang

  31 R B Hambatan Basis

  Arus basis saturasi 30 hfe Bati tegangan kolektor

  b(sat)

  29 I

  28 Rc Hambatan kolektor

  27 V cc Tegangan Catu

  26 I c(sat) Arus kolektor saturasi

  40 I dc Arus yang mengalir pada beban

  42 V rip Tegangan riak puncak ke puncak

  43 Ohm

  44 F Farad 45 µF Mikro Farad 46 nF Nano Farad

DAFTAR LAMPIRAN

  Lampiran 1 : Tabel Nilai Kode warna pada Resistor Lampiran 2 : Tabel Daftar Konstanta Dielektrium Lampiran 3 : Tabel Kode Warna Kapasitor Lampiran 4 : Gambar Rangkaian Lampiran 5 : Komponen – Komponen Elektronika

  

ABSTRAK

  Nama Penyusun : Akhmad Yani NIM : 60400106003

  Perancangan Alat Pengatur Intensitas Cahaya Dengan Kendali

  Judul Skripsi :

  Jarak Jauh Untuk Lampu Pijar .

  Telah dilakukan penelitian tentang perancangan alat pengatur intensitas cahaya dengan kendali jarak jauh pada lampu pijar. Penelitian ini bertujuan untuk merancang dan membuat alat pengatur intensitas cahaya yang dapat dikendalikan dari jarak jauh. Penelitian ini menggunakan Light Emitting Dioda (LED) Infra Merah sebagai sebagai transmitter dan modul phototransistor sebagai reciver. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa alat yang berhasil dirancang dan dibuat dapat berfungsi sampai jarak 300 cm.

  Kata kunci : Transmiter, Reciver, Intensitas Cahaya, Komponen-komponen Elektronika, Rangkaian dan Arus Listrik.

  ABSTRACT

  Compiler Name : Akhmad Yani NIM : 60400106003 Title Skripsi : Scheme of Appliance of Regulator of Light Intensity

  Conductedly is Long Distance For the Fluorescant Lamp Of

  Have been done/conducted by research of about scheme of appliance of regulator of light intensity conductedly is long distance of at fluorescant lamp. This research aim to to design and make the appliance of regulator of light intensity which can be controlled from long distance. This research use the Light Emitting Dioda (LED) Infra Squeeze as as transmitter and module phototransistor as reciver. Result of this research indicate that the designed a success appliance and made can function apart 300 cm Keyword : Transmiter, Reciver, Light Intensity, Electronics Component, Network And Electrics Current.

BAB I PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG Lampu merupakan salah satu komponen yang sangat penting dalam

  penerangan di dalam ruangan maupun diluar ruangan. Lampu memberikan manfaat yang sangat besar khususnya pada malam hari. Firman Allah dalam Al Qur’an Surah Al Qashash (28) Ayat 73 :

  ö ä3‾=yès9uρ (#θäótGö;tGÏ9uρ Ï ŠÏù (#θãΖä3ó¡oKÏ9 u‘$yγ¨Ψ9$#uρ Ÿ≅ø‹©9$# â ä3s9 Ÿ≅yèy_ Ï Î ôÒsù ÏΒ Ï ÏGyϑôm§‘ ÏΒuρ ∩∠⊂∪ tβρãä3ô±n@

  Terjemahnya :

  Dan karena rahmat-Nya, Dia jadikan untukmu malam dan siang, supaya kamu beristirahat pada malam itu dan supaya kamu mencari sebahagian dari

  1 karunia-Nya (pada siang hari) dan agar kamu bersyukur kepada-Nya

  Ayat di atas memberikan penjelasan kepada manusia betapa pentingnya memanfaatkan waktu disiang hari untuk mencari karunia Allah SWT dan pada malam hari dimanfaatkan untuk beristirahat. Namun untuk dapat menikmati istirahat dimalam hari tentunya harus ada penerangan, yang saat ini kebanyakan digunakan sebagai penerangan pada malam hari adalah lampu.

  Dalam Surah yang lain yaitu dalam Surah An Nuur (24) Ayat 35 Allah SWT berfirman : ₁

  ßy$t6óÁÏϑø9$# ( ;ο4θs3ô±Ïϑx. ã≅sWtΒ îy$t6óÁÏΒ 4 ÇÚö‘F{$#uρ * Å â‘θçΡ ª!$# ’Îû $pκŽÏù ÍνÍ‘θçΡ ≡uθ≈yϑ¡¡9$#

7π§‹Ï%÷ŽŸ° āω 7πtΡθçG÷ƒy— 7πŸ2t≈t6•Β ;οtyfx© ÏΒ ß‰s%θムA“Íh‘ߊ Ò=x.öθx. $pκ¨Ξr(x. èπy_%y`–“9$# ( >πy_%y`ã—

ª!$#

  3 9‘θçΡ 4’n?tã î‘θœΡ 4 Ö‘$tΡ ç ó¡|¡ôϑs? óΟs9 öθs9uρ âûÅÓムߊ%s3tƒ 7π¨ŠÎ/óxî Ÿωuρ ÍνÍ‘θãΖÏ9 “ωöκu‰ $pκçJ÷ƒy— ∩⊂∈∪ ÒΟŠÎ=tæ >óx« Èe≅ä3Î/ ª!$#uρ

  3 Ĩ$¨Ψ=Ï9 Ÿ≅≈sWøΒF{$# ª!$# Û ỴŽơØo„uρ 4 â!$t±o„ tΒ

  Terjemahnya :

  

Allah (Pemberi) cahaya (kepada) langit dan bumi. perumpamaan cahaya Allah,

adalah seperti sebuah lubang yang tak tembus, yang di dalamnya ada pelita

besar. pelita itu di dalam kaca (dan) kaca itu seakan-akan bintang (yang

bercahaya) seperti mutiara, yang dinyalakan dengan minyak dari pohon yang

berkahnya, (yaitu) pohon zaitun yang tumbuh tidak di sebelah timur (sesuatu) dan

tidak pula di sebelah barat(nya), yang minyaknya (saja) Hampir-hampir

menerangi, walaupun tidak disentuh api cahaya di atas cahaya (berlapis-lapis),

Allah membimbing kepada cahaya-Nya siapa yang Dia kehendaki, dan Allah

memperbuat perumpamaan-perumpamaan bagi manusia, dan Allah Maha

  2 mengetahui segala sesuatu .

  Dalam ayat tersebut memberikan penjelasan kepada seluruh makhluk ciptaan-Nya bahwa Allah SWT memberikan cahaya kepada langit dan bumi dimana cahaya itu untuk dimanfaatkan dalam kemaslahatan dan aktivitas seluruh makhluk.

  Teknologi lampu dalam memberikan pencahayaan saat ini telah banyak membantu aktifitas masyarakat dalam melakukan pekerjaannya sehari – hari.

  Karena peranan lampu sangat penting, maka banyak industri – industri menciptakan berbagai macam produk dan merk lampu dari yang murah sampai yang mahal. Lampu – lampu yang sering digunakan saat ini adalah lampu neon dan lampu pijar. Pada lampu neon daya yang dikeluarkan kecil tetapi memberikan intensitas yang besar. Sedangkan lampu pijar cahaya yang dihasilkan sesuai dengan daya yang dikeluarkan lampu. Lampu pijar juga dapat di atur besar kecil daya dan intensitas cahayanya dengan merubah arus yang mengalir ke lampu misalnya ketika digunakan dalam rangkaian lampu dimmer. Rangkaian lampu dimmer merupakan rangkaian yang dapat mengatur intensitas cahaya dan arus yang mengalir ke lampu yang dikendalikan secara manual.

  Keunggulan dari rangkaian lampu dimmer ini adalah selain biaya murah rangkaian lampu dimmer juga memberikan perubahan nilai resistansi diatur dengan sistem kontinyu. Selain itu rangkaian lampu dimmer dapat juga dikembangkan yaitu dengan merancang alat yang dapat mengatur intensitas cahaya dengan merubah arusnya yang dapat dikendalikan dari jarak jauh disamping itu alat ini juga sangat penting dan belum pernah diciptakan sebelumnya.

  Berdasarkan tersebut diatas, merupakan sumber permasalahan untuk merancang alat yang dapat mengatur intensitas cahaya dengan merubah arusnya.

  Sehingga tugas akhir ini menekankan pada perancangan alat pengatur intensitas cahaya yang dapat dikendalikan dari jarak jauh. Alat yang dimaksud adalah “Perancangan Sistem Kendali Intensitas Cahaya Jarak Jauh Untuk Lampu Pijar”

  B. PERUMUSAN MASALAH

  Berdasarkan latar belakang yang telah dipaparkan, maka permasalahan yang timbul yaitu :

  1. Bagaimana merancang alat sistem kendali intensitas cahaya yang dapat dikendalikan dari jarak jauh untuk lampu pijar?

  2. Bagaimana unjuk kerja kendali intensitas cahaya jarak jauh untuk lampu pijar dapat berfungsi dengan baik?

  C. PEMBATASAN MASALAH

  Agar lebih terfokus dan mencapai tujuan yang diinginkan, pembahasan ini dibatasi pada hal-hal sebagai berikut, yaitu :

  1. Daya maksimal lampu yang digunakan sebesar 100 watt

  2. Sensor yang digunakan adalah sensor IR (Infra Red/Infra Merah) 3. Frekuensi yang digunakan 38 Khz – 40 Khz.

  D. TUJUAN PENELITIAN

  Adapun yang menjadi tujuan penelitian adalah : 1. Merancang alat kendali intensitas cahaya pada lampu pijar.

  2. Menguji alat kendali intensitas cahaya pada lampu pijar dengan sistem kendali jarak jauh.

E. METODE PENELITIAN

  Metode penelitian yang digunakan adalah:

  1. Metode kepustakaan (library method) Mempelajari teori-teori yang mengenai rangkaian logika dan elektronika dari buku-buku dan jurnal-jurnal

  2. Metode perancangan Dimaksudkan untuk merancang alat yang akan dibuat yaitu sistem kendali intensitas cahaya untuk lampu pijar yang dapat dikendalikan dari jarak jauh.

  3. Metode pengujian Menguji unjuk kerja dari sistem kendali intensitas cahaya untuk lampu pijar yang dapat dikendalikan dari jarak jauh.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. Arus dan Rangkaian Listrik

1. Gaya Gerak Listrik (GGL)

  Gaya gerak listrik adalah kemampuan untuk membuat agar beda potensial kedua ujung logam tetap harganya. Hal ini terjadi apabila elektron yang mengalir harus terus diputar dalam rangkaian sehingga tidak sempat membentuk muatan induksi pada kedua ujung logam.

  Bila sebatang logam panjang berada di dalam medan listrik,(Eo), maka akan menyebabkan elektron bebas akan bergerak ke kiri yang akhirnya akan menimbulkan medan listrik induksi yang sama kuat dengan medan listrik . (Terlihat pada Gambar II.1) sehingga kuat medan total menjadi nol. Dalam hal ini potensial kedua ujung logam menjadi sama besar dan aliran elektron akan berhenti, maka kedua ujung logam terdapat muatan induksi. Agar aliran elektron bebas berjalan terus maka harus muatan induksi ini terus diambil, sehingga pada logam tidak timbul medan listrik induksi

  i Gambar II.1 Batang logam di dalam medan listrik

  3 Sumber gaya gerak listrik, misalnya baterai, adalah alat yang dapat

  terus mempertahankan aliran electron bebas atau arus listrik. Agar ini dapat terjadi, dalam baterai seperti pada Gambar II.2 haruslah terjadi mekanisme yang hasilnya seolah-olah menyeberangkan muatan negatif dari kutub positif ke kutub negatif. Karena ini melawan gaya medan listrik, untuk melaksanakannya diperlukan energi. Dalam sumber ggl terjadi perubahan atau konversi energi dari suatu bentuk energi menjadi energi listrik.

  A B

  

Gambar II.2 Batang logam AB dihubungkan dengan kutub-kutub baterai agar

terjadi aliran listrik

  4 ₃ E

  Selanjutnya sumber ggl atau sering disebut sumber tegangan), ialah beda potensial antara kedua kutub sumber ggl bila tidak ada arus yang mengalir, dan dinyatakan sebagai ε. Sumber ggl juga sering disebut sebagai sumber tegangan, karena orang sering mengatakan sebagai pengganti potensial listrik.

  Bila tidak ada ggl, kerja untuk memindahkan muatan q dalam suatu lintasan atau rangkaian tertutup oleh medan listrik haruslah sama dengan nol.

  Secara matematis dapat ditulis = 0 tanpa ggl

  Bila dalam rangkaian tertutup ada sumber tegangan dengan ggl ε, muatan q mendapat tambahan energi q ε, sehingga kerja yang dilakukan oleh medan listrik

  5

  untuk menggerakkan muatan q dalam lintasan tertutup haruslah : ………………………… II.1 atau ........................................... II.2

  Dengan : W = Usaha (Joule) q = Muatan (C) ε = gaya gerak listrik (V)

2. Arus Listrik dalam Logam

  Definisi arus listrik dapat dituliskan sebagai berikut :

  a. Arus listrik adalah banyaknya muatan yang mengalir melalui suatu penampang tiap satuan waktu.

  b. Arah arus listrik berlawanan dengan gerak muatan negatif.

  c. Arus listrik mengalir dari tempat berpotensial tinggi ke berpotensial rendah.

  Suatu muatan listrik dapat diterbitkan dengan melepaskan elektron dari ikatannya karena adanya tegangan listrik. Secara fisis suatu bahan akan bersifat sebagai penghantar listrik yang baik jika elektron-elektron atom-atom dalam bahan mudah terlepas dari ikatannya. Andaikan banyaknya muatan yang melewati suatu penampang penghantar adalah dq dalam selang waktu (Gambar II.3), maka arus listrik yang melalui penampang tersebut didefinisikan sebagai:

  P dq E

  6 Gambar II.3 Kawat logam dialiri arus listrik

  Pada Gambar II.3 dilukiskan muatan postif dq melaui suatu penampang pada titik P. Muatan dq ini memelukan waktu dt untuk menyeberang ke penampang di P. Sesuai dengan definisi arus listrik dapat dituliskan dalam persamaan II.3 berikut : …………………………………….. II.3

  Arus listrik senmacam ini disebut arus searah DC, sedangkan arus yang arahnya berubah-ubah disebut arus bolak-balik AC. Satuannya adalah Ampere = Coulomb/detik. Bila jumlah muatan per-satuan volume adalah N dan satuan muatan dasar e, maka besar rapat muatan p = ne. Seandainya laju rata-rata pembawa muatan adalah v dan setelah waktu dt, maka volume yang disapu oleh pembawa muatan adalah : dV = A v dt sedangkan dq = p dV = p A v dt

  Akibatnya arus listrik menjadi : …………………………………… II.4

  Selanjutnya bila didefinisikan rapat arus (J) = arus/luas penampang, maka: ………………………………………….. 11.5

  7 Jadi rapat arus sebanding dengan laju rata-rata pembawa muatan V .

  Dengan i = Arus listrik (A)

  2 A = Luas penampang logam (m )

  J = Rapat arus (A/m)

3. Hukum Ohm

  Kawat yang diberi medan listrik E, berarti pada pembawa muatan e bekerja gaya eE, maka sesuai hukum II Newton, seharusnya pembawa muatan bergerak dipercepat dengan percepatan rata-rata yang dialami muatan-muatan tersebut ditentukan oleh (eE/m) dimana m massa elektron. Sebetulnya gaya ini bukanlah satu-satunya gaya yang bekerja pada pembawa muatan tetapi masih ada gaya lain, seperti gaya gesekan sebagai akibat tumbukan pembawa muatan dengan atom logam, tetapi tidak ditinjau. Misalkan jarak terjauh yang ditempuh elektron sebelum bertumbukan dengan atom tetangganya Lo dan andaikan pula kecepatan rata-rata elektron adalah vo, maka kecepatan rata-rata muatan tersebut adalah:

  ………………………………… II.6 Dengan demikian rapat arus (J) dapat dinyatakan sebagai:

  ……………………………….. II.7 Hubungan ini dikenal sebagai hukum Ohm dan tetapan pembanding disebut konduktivitas listrik.

  ………………………………………... II.8 Suatu bahan dengan konduktivitas yang besar akan mengalirkan arus yang besar pula untuk suatu harga kuat medan listrik E. Bahan seperti ini disebut konduktor baik. Karena besarnya ditentukan oleh banyaknya electron bebas (N), maka bahan bersifat sebagai penghantar yang baik jika memiliki electron bebas yang banyak dan sebaliknya bahan bersifat sebagai isolator jika memiliki sedikit electron bebas.

  Selanjuntnya suatu logam kawat yang berpenampang (A) serba sama dengan panjang (L) dialiri arus i.(Gambar 11.4). Misalkan beda potensial antara P dan Q adalah V, yaitu V (P) – V(Q) = V, dan kuat medan listrik yang bekerja antara P dan Q dalam logam dianggap serba sama, yaitu E = V/I, sehingga hukum Ohm dapat ditulis dalam bentuk lain:

  P Q A E A i

  8 Gambar II.4 Kawat logam dialiri arus i

  ………………………………… II.9 dengan adalah resistansi (hambatan) dan adalah hambatan jenis.

  9 Tabel II.1 Resistivitas pada temperatur kamar

  Bahan dengan resistivitas antara logam dan isolator disebut semikonduktor. Dalam semikonduktor jumlah elektron bebas bergantung pada temperature, makin tinggi temperatur makin banyak elektron bebas. Pada temperatur mendekati 00 K ada elektron bebas sehingga bahan semikonduktor bersifat isolator. i i = V/R

  V

  10 Gambar II.5 Grafik Bahan Bersifat Ohmik

  9

  Bila logam dipanaskan maka hambatan R naik, karena gerakan atom dalam logam makin keras dan tumpukan yang dialami pembawa muatan makin banyak. Ini sejalan dengan kenyataan bahwa suatu bahan akan memuai jika dipanaskan sehingga hambatannya juga bertambah. Dikatakan logam mempunyai koefisien temperatur positif. Sebaliknya jika suatu bahan makin tinggi temperaturnya makin rendah harga hambatan listriknya, dikatakan bahan mempunyai koefisien temperatur negatif, yaitu makin temperature positif. Bahan ini dikatakan juga tinggi temperatur makin rendah harga hambatan listriknya. Hal ini terjadi karena pengaruh pertambahan elektron bebas jauh lebih kuat daripada getaran atom pada harga resistansi R. Logam dikatakan mempunyai koefisien temperatur positif, bila makin tinggi temperatur maka makin besar harga hambatannya, karena atom dalam logam makin keras dan tumbukan yang dialami

  11 pembawa muatan makin banyak .

4. Rangkaian Sederhana

  Suatu rangkaian sederhana yang terdiri atas sebuah baterai yang dihubungkan dengan sebuah resistor seperti pada gambar II.6(a). Rangkaian

  II.6(a) dapat dinyatakan dengan rangkaian seperti pada gambar II.6(b). Baterai dinyatakan dengan sumber ggl (ε) yang dihubungkan seri dengan hambatan dalam (r).

  

Gambar : II.6. (a) Rangkaian sederhana baterai dan resistor (b) Rangkaian

  12 ekivalen sumber ggl dengan hambatan dalam r dan beban R

  Gaya gerak listrik yang dilambangkan dengan dari suatu sumber ggl menyatakan banyaknya kerja yang dilakukan sumber ggl pada setiap satuan muatan yang melewatinya(volt). Sumber ggl dapat pula diartikan sebagai beda potensial (tegangan) antara kutub positif dan kutub negative (V = Vb – Va ) bila tidak dialiri arus. Bila arus mengalir, maka V disebut tegangan jepit dari sumber

  13

  ggl yang dinyatakan sebagai : V = - ir = - i (R + r) …………………………………………... II.10

  Dengan V = Tegangan jepit (V) i = Arus listrik (A) r = Hambatan dalam (Ohm) R = Hambatan Luar (Ohm)

  = Gaya gerak listrik (V)

  12

  Dari persamaan II.10 di atas tampak bahwa ekivalen dengan tegangan rangkaian terbuka, yaitu tegangan kedua ujung baterai yang tidak dialiri arus, maka dapat disimpulkan bahwa V = jika hambatan dalam baterai dapat diabaikan atau r = 0.

5. Beda potensial dalam rangkaian Untuk beda potensial dalam rangkaian, dapat dilihat pada gambar II.7.

  di bawah ini:

  14 Gambar : II.7. Resistor dan beda potensial

  Misalkan i mengalir dari a ke b, maka di a daya yang dimiliki arus adalah i Va, dan setelah sampai di b, daya yang tinggal adalah i Vb. Pada proses ini terjadi

  2

  kehilangan daya antara a dan b sebesar i (R + r

  1 + r 2 ) sebagai kalor joule. Pada

  ggl pertama diperoleh daya sebesar i 1, dan terjadi pula kehilangan energi untuk

  

15

mengisi sumber ggl kedua sebesar i .

  2 B. Komponen – Komponen Elektronika

  Komponen elektronika ada dua macam, yaitu komponen pasif dan komponen aktif. Yang dimaksud dengan komponen pasif adalah komponen- ₁₄ komponen elektronika yang tidak dapat menghasilkan tenaga apabila dialiri aliran listrik, seperti resistor, kapasitor, Transformator dan induktor. Sedangkan komponen aktif adalah komponen-komponen elektronika yang apabila dialiri aliran listrik atau signal akan menghasilkan tenaga, seperti Dioda semikonduktor, transistor dan integrated circuit (IC).

1. Resistor

  Resistor merupakan komponen pasif dan paling banyak digunakan dalam rangkaian elektronika. Pada umumnya resistor yang digunakan dalam rangkaian elektronika bentuknya sangat kecil sehingga sulit untuk mencantumkan nilai hambatannya. Oleh karena itu untuk menuliskan nilai hambatan pada badan resistor digunakan kode warna yang dicantumkan dalam bentuk gelang-gelang berwarna yang sesuai dengan besarnya nilai hambatan tersebut.

  Kode warna yang dipergunakan adalah seperti pada Gambar II.8 dibawah ini :

  Gelang ke-5 Gelang ke-4 Gelang ke-3

  s

  Gelang ke-2 Gelang ke-1